SMD LED LTST-010KGKT データシート - 3.0x1.5x1.1mm - 最大2.4V - 72mW - ウォータークリア AlInGaP グリーン - 技術文書

1. 製品概要

LTST-010KGKTは、自動化されたプリント基板（PCB）実装向けに設計された表面実装デバイス（SMD）発光ダイオード（LED）です。そのミニチュアフットプリントは、幅広い民生用および産業用電子機器におけるスペース制約のあるアプリケーションに適しています。

1.1 中核的利点

• ミニチュアサイズ：コンパクトなパッケージにより、高密度PCBレイアウトが可能です。
• 自動化互換性：7インチリール上の12mmテープに梱包されており、標準的なピックアンドプレースおよび自動組立装置と完全に互換性があります。
• プロセス互換性：赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスに耐えるように設計されており、最新の鉛フリー（Pbフリー）製造基準に準拠しています。
• 材料適合性：本製品はRoHS（有害物質の使用制限）指令に適合しています。
• 広視野角：典型的な110度の視野角（2θ1/2）を特徴とし、広い光分布を提供します。

1.2 ターゲット市場および用途

このLEDは、様々な電子機器における状態表示灯、バックライト素子、または信号灯として使用することを意図しています。主な用途分野は以下の通りです：

• 通信機器（例：コードレス/携帯電話）
• ポータブルコンピューティング（例：ノートパソコン）
• ネットワークシステムおよび家電製品
• 産業用制御パネルおよび屋内サイン
• オフィスオートメーション機器

2. 詳細な技術パラメータ分析

特に断りのない限り、全ての仕様は周囲温度（Ta）25°Cで定義されています。

2.1 絶対最大定格

これらの定格は、デバイスに永久的な損傷が発生する可能性がある限界を定義します。これらの条件下での動作は保証されません。

• 消費電力（Pd）：72 mW
• ピーク順電流（IFP）：80 mA（パルス条件下：1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）
• 連続順電流（IF）：30 mA DC
• 動作温度範囲：-40°C ～ +85°C
• 保存温度範囲：-40°C ～ +100°C

2.2 電気光学特性

これらは、標準試験条件（IF = 20mA）における典型的な性能パラメータです。

• 光度（Iv）：最小56 mcd、代表値はビンによって異なり、最大180 mcd。CIE明所視感度曲線にフィルタリングされたセンサーを使用して測定。
• 順方向電圧（VF）：1.8V（最小）から2.4V（最大）の範囲。代表値は順方向電圧ビン（D2、D3、D4）に依存します。
• ピーク波長（λP）：約570 nm。
• 主波長（λd）：典型的に571 nm、特定のビンは564.5 nmから576.5 nmの範囲で定義されます。
• スペクトル帯域幅（Δλ）：約15 nm（半値幅）。
• 逆方向電流（IR）：逆方向電圧（VR）5Vにおいて最大10 μA。注意：このLEDは逆バイアス動作用に設計されていません。このパラメータは試験目的のみです。

3. ビン区分システムの説明

製品は性能ビンに分類され、アプリケーションにおける一貫性を確保します。設計者は、輝度、色、電圧降下の要件に合わせてビンを指定できます。

3.1 光度（Iv）ランク

ビニングにより、予測可能な最小輝度が確保されます。単位は20mAにおけるミリカンデラ（mcd）です。

• P2：56 – 71 mcd
• Q1：71 – 90 mcd
• Q2：90 – 112 mcd
• R1：112 – 140 mcd
• R2：140 – 180 mcd

各ビン内の許容差は±11%です。

3.2 順方向電圧（VF）ランク

電圧ビニングは、電流制限回路の設計と消費電力の予測に役立ちます。単位は20mAにおけるボルト（V）です。

• D2：1.8 – 2.0 V
• D3：2.0 – 2.2 V
• D4：2.2 – 2.4 V

各ビン内の許容差は±0.1Vです。

3.3 色相 / 主波長（λd）ランク

このビニングは、緑色光の知覚色を制御します。単位は20mAにおけるナノメートル（nm）です。

• B：564.5 – 567.5 nm
• C：567.5 – 570.5 nm
• D：570.5 – 573.5 nm
• E：573.5 – 576.5 nm

各ビン内の許容差は±1 nmです。

4. 性能曲線分析

典型的な特性曲線は、様々な条件下でのデバイスの挙動に関する洞察を提供します。これらは堅牢な回路設計に不可欠です。

4.1 順方向電流 vs. 順方向電圧（I-V曲線）

I-V曲線は、ダイオードの典型的な指数関数的関係を示します。順方向電圧（VF）は電流（IF）とともに増加し、温度にも依存します。設計者は、特に電圧ビン（D2-D4）間の変動を考慮して、LEDが指定された電流範囲内で動作するように適切な電流制限抵抗を選択するためにこの曲線を使用する必要があります。

4.2 光度 vs. 順方向電流

この曲線は、典型的な動作範囲（最大30mA DCまで）において、光度が順方向電流にほぼ比例することを示しています。ただし、非常に高い電流では熱効果の増加により効率が低下する可能性があります。推奨される20mA試験条件以下で動作させることで、安定した性能と長寿命が確保されます。

4.3 スペクトル分布

スペクトル出力曲線は、ピーク波長570 nmを中心とし、典型的な半値幅は15 nmです。この比較的狭い帯域幅は、AlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）技術の特徴であり、蛍光体変換LEDなどの古い技術と比較して、より飽和した緑色を生成します。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LTST-010KGKTは、業界標準のSMDパッケージ外形に準拠しています。主要寸法（ミリメートル単位）には、典型的な本体サイズとして長さ約3.0mm、幅約1.5mm、高さ約1.1mmが含まれます。特に断りのない限り、公差は典型的に±0.1mmです。パッケージは、AlInGaPグリーン光源の上にウォータークリアレンズを備えています。

5.2 推奨PCBランドパターン

リフローはんだ付け時に信頼性の高いはんだ接合部を形成するために、推奨されるはんだパッドレイアウトが提供されています。このパターンは、適切なはんだ濡れと機械的安定性を促進しつつ、トゥームストーニング（部品が一端で立ち上がる現象）のリスクを最小限に抑えるように設計されています。パッド設計は、赤外線および気相リフロープロセスの両方に最適化されています。

5.3 極性識別

カソードは通常、LEDパッケージ上のノッチ、緑色の点、またはレンズの切り欠きなどの視覚的マーカーで示されます。この特定の部品の正確な極性マーキングを確認するには、データシートの図面を参照する必要があります。正しい極性は、デバイスが機能するようにするための組立時に重要です。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 IRリフローはんだ付けプロファイル

鉛フリー（Pbフリー）はんだ付けプロセスには、J-STD-020Bに準拠したプロファイルが推奨されます。主要パラメータは以下の通りです：

• プリヒート：150-200°C、最大120秒間で、基板と部品を徐々に加熱します。
• ピーク温度：260°Cを超えてはなりません。
• 液相線以上時間（TAL）：はんだが溶融している時間は、はんだペーストメーカーの仕様に従って制御する必要があり、通常は提供されるプロファイルグラフに示された範囲内です。

このプロファイルは、LEDの内部構造やエポキシレンズに損傷を与える可能性のある熱衝撃を防ぐために重要です。

6.2 手はんだ付け（必要な場合）

手動はんだ付けが必要な場合は、細心の注意が必要です：

• はんだごて温度：最大300°C。
• はんだ付け時間：はんだ接合部ごとに最大3秒。
• 制限：はんだ付けは一度だけ行うべきです。既存の接合部の再加熱は避けてください。

6.3 洗浄

はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、指定された溶剤のみを使用してください。推奨される薬剤には、エチルアルコールまたはイソプロピルアルコールが含まれます。LEDは常温で1分未満浸漬する必要があります。指定外の化学洗浄剤は、エポキシレンズやパッケージマーキングを損傷する可能性があります。

6.4 保管および湿気感受性

LEDは湿気に敏感です。密閉された防湿バッグ（乾燥剤付き）が未開封の場合、保管は≤30°C、≤70% RHで、1年以内に使用する必要があります。元のバッグを開封した後は：

• 保管条件は30°C、60% RHを超えてはなりません。
• 暴露後168時間（7日）以内にIRリフロープロセスを完了することが推奨されます。
• 168時間を超えて保管する場合は、はんだ付け前にLEDを約60°Cで少なくとも48時間再ベーキングして、吸収した湿気を除去し、"ポップコーン"現象（リフロー中のパッケージ割れ）を防止する必要があります。

7. 梱包および注文情報

7.1 テープおよびリール仕様

製品は、自動ハンドリング用のエンボスキャリアテープで供給されます。

• テープ幅：12 mm。
• リール直径：7インチ（178 mm）。
• リールあたりの数量：4000個（フルリール）。
• 最小注文数量（MOQ）：部分/リール残りは500個。
• 梱包はANSI/EIA-481仕様に準拠しています。テープは部品を保護するためのカバーテープで密封されています。

8. アプリケーション設計上の考慮事項

8.1 駆動回路設計

LEDは電流駆動デバイスです。一貫した輝度と長寿命を確保するために、定電流源または電流制限抵抗を使用する必要があります。抵抗値（R）はオームの法則を使用して計算できます：R = (Vcc - VF) / IF。ここで、Vccは供給電圧、VFは選択したビンからの順方向電圧（最悪ケースの電流計算には最大値を使用）、IFは所望の順方向電流（例：20mA）です。VFの変動により著しい輝度の不一致が生じる可能性があるため、個別の電流制限なしで複数のLEDを並列に駆動することは推奨されません。

8.2 熱管理

消費電力は低い（最大72mW）ですが、特に高温環境下や最大定格近くで動作する場合には、PCB上の効果的な熱管理が依然として重要です。過度の接合温度は発光出力を低下させ、劣化を加速させます。はんだパッド周囲に十分な銅面積を確保することで、放熱に役立ちます。

8.3 光学設計

110度の視野角により、このLEDは広範囲の照明に適しています。より焦点を絞ったビームが必要なアプリケーションでは、二次光学素子（例：レンズ、導光板）が必要になります。ウォータークリアレンズは、AlInGaPチップの真の色である飽和した緑色を提供します。

9. 技術紹介および比較

9.1 AlInGaP技術

LTST-010KGKTは、発光領域にアルミニウムインジウムガリウムリン（AlInGaP）半導体材料を利用しています。この技術は、スペクトルの琥珀色、オレンジ色、赤色、黄緑色の部分で高効率の光を生成することで知られています。リン化ガリウム（GaP）などの古い技術と比較して、AlInGaP LEDは著しく高い発光効率とより飽和した色純度を提供します。ここで達成される緑色発光は570nm領域であり、人間の目には非常に見やすい色です。

9.2 他のグリーンLEDとの違い

グリーンLEDは、インジウムガリウム窒化物（InGaN）技術を使用して作製することもでき、通常はより短い波長（約520-530nm）で青緑色または純粋な緑色を生成します。AlInGaPベースの緑色（約570nm）は、より黄緑色または"ライム"グリーンに見えることが多いです。選択は、アプリケーションで要求される特定の色度座標に依存します。この波長範囲のAlInGaPグリーンは、一部のInGaNグリーンと比較して、駆動電流や温度に対して色が非常に安定している傾向があります。

10. よくある質問（FAQ）

10.1 ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

ピーク波長（λP）は、スペクトルパワー分布が最大となる波長です。主波長（λd）は、基準白色光と比較したときにLEDの知覚色に一致する単色光の波長です。比較的対称的なスペクトルを持つLEDの場合、これらはしばしば近い値になります。主波長は、人間の色知覚により直接関連しています。

10.2 抵抗なしで3.3V電源でこのLEDを駆動できますか？

いいえ、これは推奨されず、LEDを破壊する可能性が高いです。典型的なVFが2.0-2.4Vであるため、3.3Vに直接接続すると過剰な電流が流れ、絶対最大定格である30mA DCをはるかに超えてしまいます。電圧源を使用する場合は、常に直列の電流制限抵抗が必要です。

10.3 注文時にビンコードをどのように解釈すればよいですか？

特性が密にグループ化されたLEDを得るために、ビンの組み合わせを指定できます。例えば、"Iv=R1, VF=D3, λd=C"を要求すると、光度112-140 mcd、順方向電圧2.0-2.2V、主波長567.5-570.5 nmのLEDが得られます。ビンが指定されていない場合は、標準生産ミックスからの製品を受け取ります。

10.4 このLEDは屋外使用に適していますか？

データシートは動作温度範囲を-40°Cから+85°Cと指定しており、多くの屋外条件をカバーしています。ただし、直射日光、紫外線、湿気への長時間の暴露は、時間の経過とともにエポキシレンズを劣化させる可能性があります。過酷な屋外環境では、そのような条件に特化して定格付けおよびパッケージングされたLED（例：シリコーン封止）を検討すべきです。

11. 設計事例例

11.1 ネットワークスイッチのフロントパネル状態表示灯

要件：ラックマウントユニット上で様々な角度から見える、明確な緑色のリンク/アクティビティ状態表示灯を提供する。

設計選択：LTST-010KGKTは、110°の視野角により、オフアクシスで見た場合でも視認性を確保するために選択されました。AlInGaPグリーンは、明確で目を引く色を提供します。

実装：8個のLEDのバンクが使用され、ポートごとに1個です。均一な輝度を確保するために、全てのLEDは同じ光度ビン（例：R1）から指定されます。これらは、個々の150Ω電流制限抵抗を介して5Vレールから駆動されます（VF=2.2V（代表値）、IF=20mAで計算：R = (5V - 2.2V) / 0.02A = 140Ω；150Ωは最も近い標準値）。PCBレイアウトでは、放熱のためのグランドプレーンへの小さなサーマルリリーフ接続を備えた推奨ランドパターンを使用しています。

12. 技術トレンド

12.1 効率化と小型化

SMD LEDの一般的なトレンドは、より高い発光効率（電気ワットあたりのより多くの光出力）とさらなる小型化に向かって続いています。この部品は成熟したパッケージサイズを表していますが、チップスケールLED（CSLED）のようなさらに小さなフットプリントを提供する新しいパッケージが登場しています。全ての電子機器におけるエネルギー効率への追求は、より低い電流で必要な輝度を提供するLEDを推進しています。

12.2 色安定性と一貫性

エピタキシャル成長とパッケージ材料の進歩は、色の一貫性（ビン内のばらつきの低減）と、デバイスの寿命および温度変動にわたる安定性の向上を目指しています。これは、フルカラーディスプレイやバックライトアレイなど、複数のLEDが互いに隣接して使用されるアプリケーションにおいて特に重要です。

12.3 統合化

LED駆動回路（定電流源、PWM調光制御）を直接モジュールに、さらにはLEDパッケージ自体に統合する傾向が高まっており、エンドユーザーの設計を簡素化し、システム全体の信頼性を向上させています。